基于綜合性能的自養(yǎng)護(hù)橋面水泥基材料灰靶決策

李 強(qiáng),覃 瀟,蔡正森

(1.廣東華路交通科技有限公司，廣東 廣州 510420；2.佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院 交通與土木建筑學(xué)院綠色高性能土木工程團(tuán)隊(duì)，廣東 佛山 528225)

0 引言

我國(guó)水泥混凝土橋面整體化層常存在不同程度的早期開裂問(wèn)題，不僅增大自身耐久性劣化風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)承載能力造成影響，增加工程維修成本[1-2]。橋面整體化層在鋪裝層鋪筑前均暴露于大氣中，鋪筑后極易在內(nèi)部水化反應(yīng)及蒸發(fā)雙重作用下迅速喪失水分，從而產(chǎn)生早期自收縮、干縮微裂紋[3-4]。SAP自養(yǎng)護(hù)技術(shù)目前被認(rèn)為是最具前景的水泥基材料抗裂減縮技術(shù)之一，自養(yǎng)護(hù)劑SAP能夠在早期持續(xù)釋水以維持混凝土內(nèi)部的高濕狀態(tài)，減小收縮微裂紋，增強(qiáng)膠凝材料密實(shí)度及水化程度[5-7]。

SAP自養(yǎng)護(hù)劑在水泥基材料中產(chǎn)生的釋水殘留孔對(duì)孔隙率的增加作用與其水化填充作用之間的權(quán)衡性是決定其自養(yǎng)護(hù)效果的關(guān)鍵，同時(shí)也是影響力學(xué)性能與收縮特性之間權(quán)衡關(guān)系的重要因素。已有研究在自養(yǎng)護(hù)水泥基材料力學(xué)性能、耐久性、收縮性和抗裂性能等宏觀性能方面均存在一定研究[8-12]，但缺乏對(duì)各項(xiàng)性能的綜合權(quán)衡與決策，難以科學(xué)選擇自養(yǎng)護(hù)橋面水泥基材料設(shè)計(jì)參數(shù)。

為充分發(fā)揮SAP在橋面水泥基材料中的自養(yǎng)護(hù)效果，本文對(duì)不同水灰比、SAP粒徑及SAP摻量的水泥砂漿試件在3～28 d齡期內(nèi)的抗折強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度及收縮率變化規(guī)律進(jìn)行了深入分析。通過(guò)混合型多指標(biāo)灰靶決策模型，對(duì)各試驗(yàn)組靶心距進(jìn)行求解，從而得出不同水灰比下的最佳自養(yǎng)護(hù)參數(shù)范圍，為SAP自養(yǎng)護(hù)技術(shù)在工程中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

1 試驗(yàn)概況

1.1 原材料與配合比

水泥選用PO42.5普通硅酸鹽水泥，密度為3.15 g/cm3。粗骨料為廣東省清遠(yuǎn)市晟興石場(chǎng)生產(chǎn)的反擊破石灰?guī)r碎石，最大公稱粒徑為19 mm，分為4.75～9.5 mm和9.5～19 mm兩檔，兩檔料的比例為2∶8。細(xì)集料為廣東省清遠(yuǎn)市北江河砂，中砂，細(xì)度模數(shù)為2.71，含泥量為0.6%，表觀密度為2.625 g/cm3。減水劑采用JB-ZSC型聚羧酸高性能減水劑，減水率為26%。

自養(yǎng)護(hù)劑選用不規(guī)則白色粉末狀的超吸水性聚合物(SAP)，分子式為(C3H3NaO2)n，其在吸水泥漿液后的細(xì)觀形貌見(jiàn)圖1。SAP包括380～830 μm(Sap-20)，180～380 μm(Sap-40)和120～150 μm(Sap-100)這3種粒徑。

圖1 不同粒徑SAP吸水泥漿液后的形貌

表1 SAP自養(yǎng)護(hù)劑主要技術(shù)指標(biāo)Table1 TechnicalindexesofSAPself-curingagentSAP類型去離子水中的吸液倍率/(g·g-1)0.9%鹽溶液中的吸液倍率/(g·g-1)密度/(g·cm-3)pH聚丙烯酸鈉鹽類450～55070～1000.93～1.15.5～6.8

試驗(yàn)用水泥砂漿水灰比為0.31和0.37兩種。Powers理論提出，當(dāng)水灰比低于0.42時(shí)水泥不能完全水化?；赑owers理論，國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了理論自養(yǎng)護(hù)引水量WIC的計(jì)算方法，如式(1)所示，WIC/C代表自養(yǎng)護(hù)所需加入的額外水灰比。

WIC/C=0.18(W/C),W/C≤0.36

WIC/C=0.42-W/C，0.36≤W/C≤0.42

(1)

基于式(1)及SAP加入新拌水泥漿液中30 min時(shí)的實(shí)測(cè)吸液倍率，確定自養(yǎng)護(hù)砂漿配合比方案，如表2所示。

為使SAP在砂漿中分散均勻，制定的拌和步驟如下：細(xì)集料、水泥干拌20 s(第一步)+加SAP粉末干拌30 s(第二步)+加水、減水劑、自養(yǎng)護(hù)水濕拌90 s(第三步)。

1.2 SAP自養(yǎng)護(hù)砂漿性能設(shè)計(jì)指標(biāo)

3 d齡期前是水泥基材料強(qiáng)度形成的最關(guān)鍵時(shí)期，而SAP自養(yǎng)護(hù)的時(shí)效發(fā)揮正是在水泥基材料初凝后至3 d齡期范圍內(nèi)，作用在于抑制水泥基材料早期微裂縫，減少原始損傷，并促進(jìn)水泥水化，間接增強(qiáng)服役期強(qiáng)度及耐久性。另外，養(yǎng)護(hù)齡期內(nèi)收縮率的平穩(wěn)程度同樣對(duì)強(qiáng)度及耐久性有重要影響。因此在砂漿配合比優(yōu)選過(guò)程中，選擇3 d收縮率(St)、14～28d綜合收縮率(St區(qū)間)、28 d抗折強(qiáng)度(Rf)以及28 d抗壓強(qiáng)度(Rc)作為設(shè)計(jì)指標(biāo)。

表2 SAP自養(yǎng)護(hù)砂漿配合比試驗(yàn)方案Table2 MixproportiontestplanofSAPself-curingmortar水灰比SAP30min吸水泥漿液倍率gwater/gsapSAP摻量/(占水泥的質(zhì)量比例%)Wic用量/(占水泥的質(zhì)量比例%)水泥:砂:減水劑基準(zhǔn)組———①0.050.023Sap-2046.753②0.100.050③0.150.070①0.100.0350.37Sap-4034.559②0.150.050100:172:0.65③0.200.069①0.120.035Sap-10029.576②0.170.050③0.220.065基準(zhǔn)組———①0.110.039Sap-2035.446②0.160.056③0.210.074①0.130.0400.31Sap-4031.000②0.180.056100:143:0.7③0.230.071①0.160.042Sap-10026.013②0.210.056③0.260.068注:對(duì)于Sap-20在第①種摻量下的水泥砂漿,編號(hào)為20-1,其它編號(hào)方法與上述相同。

1.3 收縮試驗(yàn)

砂漿收縮性能根據(jù)《公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E30-2005)中的水泥膠砂干縮試驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)試，試件尺寸為25 mm×25 mm×280 mm，儀器為BC-II型數(shù)顯式比長(zhǎng)儀。收縮環(huán)境溫度為(25±2)℃，相對(duì)濕度RH為80%。以收縮率St(%)作為收縮性能評(píng)價(jià)指標(biāo)。

1.4 力學(xué)性能

砂漿力學(xué)性能根據(jù)《公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E30-2005)中T0506-2005水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)試，養(yǎng)護(hù)條件與收縮試驗(yàn)一致。模具采用40 mm×40 mm×160 mm三聯(lián)模。抗折強(qiáng)度(MPa)及抗壓強(qiáng)度(MPa)分別采用抗折試驗(yàn)機(jī)及壓力機(jī)進(jìn)行測(cè)試。

2 混合型多指標(biāo)橢球型灰靶決策模型及計(jì)算步驟

沈春光[13]等人針對(duì)決策指標(biāo)類型不固定的情況，建立了實(shí)數(shù)和區(qū)間數(shù)共同存在的混合型多指標(biāo)灰靶決策模型，可在權(quán)重信息不確定的情況下對(duì)事件進(jìn)行決策優(yōu)選，決策方法步驟具體如下：

a.混合型決策數(shù)據(jù)及其規(guī)范化處理。

設(shè)決策方案為Si，決策矩陣X=(xij)n×m，采用混合型數(shù)據(jù)規(guī)范化方法對(duì)將其轉(zhuǎn)化為規(guī)范化決策矩陣R=(rij)n×m，步驟如下：

設(shè)A1、A2分別代表效益型指標(biāo)和成本型指標(biāo)的下標(biāo)集，則：

當(dāng)指標(biāo)值為精確實(shí)數(shù)時(shí)，規(guī)范化后的決策矩陣為：

(2)

當(dāng)指標(biāo)值為區(qū)間數(shù)時(shí)，規(guī)范化后的決策矩陣為：

(3)

b.建立混合型橢球灰靶，確定灰靶靶心r0、決策方案效果向量ri的靶心距εi設(shè)：

(4)

(5)

設(shè)決策指標(biāo)權(quán)重向量為：

W=(W1,W2,…,Wm)T,(i=1,2,…,m)

(6)

(7)

效果向量ri的靶心距:

(8)

其大小直接反映效果向量的優(yōu)劣，靶心距越小，則決策方案Si越優(yōu)良。

當(dāng)權(quán)重信息未知時(shí)，以靶心距最小對(duì)各目標(biāo)權(quán)重建立單目標(biāo)最優(yōu)化模型，方程如下：

(9)

對(duì)其構(gòu)造拉格朗日函數(shù)得：

(10)

分別對(duì)W，λ求偏導(dǎo)，解之得：

(j=1,2,…,m)

(11)

d.方案決策。

3 結(jié)果與討論

3.1 抗折強(qiáng)度分析

根據(jù)表2中配比設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案對(duì)不同SAP粒徑及摻量的砂漿進(jìn)行3、7、14、28 d齡期下的抗折強(qiáng)度試驗(yàn)，結(jié)果如圖2所示。

(a)W/C=0.37

由圖2(a)可見(jiàn)，對(duì)于W/C=0.37的砂漿，在不摻加SAP時(shí)，3～7 d齡期范圍內(nèi)抗折強(qiáng)度增長(zhǎng)速度較快，7 d時(shí)已達(dá)到28 d強(qiáng)度的94.79%，之后強(qiáng)度增長(zhǎng)明顯減緩。但對(duì)于摻加SAP的砂漿，除40-1外，抗折強(qiáng)度在28 d齡期內(nèi)基本呈均勻階梯式的增長(zhǎng)趨勢(shì)，7、14 d強(qiáng)度分別為28 d強(qiáng)度的77%～85%與85%～96%，說(shuō)明SAP的加入能夠控制水泥水化循序漸進(jìn)地進(jìn)行，且SAP凝膠中所儲(chǔ)水分在砂漿中呈持續(xù)、緩慢釋放規(guī)律，致使自養(yǎng)護(hù)砂漿強(qiáng)度的增長(zhǎng)速率比基準(zhǔn)砂漿慢，以上現(xiàn)象對(duì)于增強(qiáng)水泥基材料早期韌性，抑制早期收縮微裂紋以及降低水化放熱峰值(減少溫縮)均具有重要作用。

由圖2(a)可見(jiàn)，對(duì)比不同粒徑SAP，3 d齡期時(shí)基準(zhǔn)砂漿抗折強(qiáng)度相對(duì)最高(6.53 MPa)，其次是Sap-40砂漿(摻量1～3均值為6.02 MPa)，Sap-100砂漿(摻量1～3均值為5.80 MPa)以及Sap-20砂漿(摻量1～3均值為5.59 MPa)，但到7 d齡期時(shí)，Sap-20砂漿強(qiáng)度迅速增長(zhǎng)，并超過(guò)Sap-40及Sap-100SAP砂漿，到28 d時(shí)甚至超過(guò)基準(zhǔn)砂漿。究其原因，20～40目SAP吸液后體積較大，3 d齡期內(nèi)會(huì)在砂漿內(nèi)部留下一定量的大孔，此時(shí)水化程度較低，該孔洞的存在會(huì)影響強(qiáng)度的發(fā)展。

在SAP摻量方面，總體上來(lái)看，SAP摻量越大，殘留孔越多，對(duì)強(qiáng)度降低的程度越多，但對(duì)于摻加Sap-40的砂漿，摻量越大，28 d強(qiáng)度越高，離水化程度與孔隙率之間的最佳權(quán)衡狀態(tài)越接近。

對(duì)于W/C=0.31的砂漿，圖2(b)中呈現(xiàn)的規(guī)律與W/C=0.37的砂漿基本一致，區(qū)別在于對(duì)于摻Sap-20的砂漿，28 d強(qiáng)度隨摻量的增大呈先上升后下降的趨勢(shì)，而摻Sap-100的砂漿28 d強(qiáng)度隨摻量的增大呈先下降后上升的趨勢(shì)，規(guī)律較不明顯。究其原因，根據(jù)Powers理論，在W/C≤0.36的情況下，加入的SAP無(wú)法滿足水泥的充分水化，這就導(dǎo)致SAP對(duì)水泥的水化促進(jìn)程度與孔結(jié)構(gòu)的關(guān)系相對(duì)復(fù)雜。

3.2 抗壓強(qiáng)度分析

同樣根據(jù)表2中方案對(duì)不同砂漿進(jìn)行3～28 d齡期抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，結(jié)果如圖3所示。

(a)W/C=0.37

由圖3可見(jiàn)，SAP自養(yǎng)護(hù)砂漿抗壓強(qiáng)度隨粒徑及摻量的變化規(guī)律與抗折強(qiáng)度差異較大。對(duì)于W/C=0.37的砂漿，采用Sap-100時(shí)28 d抗壓強(qiáng)度最高，摻量最佳時(shí)為基準(zhǔn)砂漿的1.02倍，其次是Sap-40、Sap-20，而對(duì)于W/C=0.31的砂漿，采用Sap-40時(shí)28 d抗壓強(qiáng)度最高，在3種摻量下其抗壓強(qiáng)度均高于基準(zhǔn)砂漿，最高為基準(zhǔn)砂漿的1.06倍，原因如下：

通過(guò)對(duì)比分析同等自養(yǎng)護(hù)額外引水量下的砂漿抗壓強(qiáng)度(即對(duì)比每種粒徑的第二種摻量)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于W/C=0.37的砂漿，在自養(yǎng)護(hù)額外引水量相同的條件下，SAP粒徑越細(xì)，其數(shù)量越多，在砂漿中的分布范圍越廣，使水泥石內(nèi)更多的部位能夠獲得自養(yǎng)護(hù)水的浸潤(rùn)，從而進(jìn)一步水化。加之抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)試件的受壓面為整個(gè)面，故SAP自養(yǎng)護(hù)面積越大，其水化越均勻，整體強(qiáng)度越高，因此采用Sap-100時(shí)砂漿28 d抗壓強(qiáng)度最高

對(duì)于W/C=0.31的砂漿，由于水灰比較低，砂漿自身含有的水分少，此時(shí)最細(xì)粒徑的SAP易出現(xiàn)微弱的“團(tuán)粒子”效應(yīng)，出現(xiàn)吸液不充分的現(xiàn)象，而Sap-40不僅分布范圍較為廣泛，自養(yǎng)護(hù)面積較大，且分散性良好，故抗壓強(qiáng)度較高。

3.3 收縮特性發(fā)展規(guī)律

經(jīng)對(duì)兩種水灰比的SAP自養(yǎng)護(hù)砂漿28 d齡期內(nèi)的收縮率進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)，得出試驗(yàn)結(jié)果如圖4、圖5所示。

(a)摻Sap-20的自養(yǎng)護(hù)砂漿收縮性能

(a)摻Sap-20的自養(yǎng)護(hù)砂漿收縮性能

由圖4可知，對(duì)于W/C=0.37的砂漿，基準(zhǔn)組的早期(5 d齡期內(nèi))收縮率在0.05%左右波動(dòng)，而摻加Sap-40及Sap-100的砂漿在各組最佳摻量下的收縮率基本為0，見(jiàn)圖4(d)，而摻加Sap-20雖然減縮效果不如前兩者，但在最佳摻量時(shí)3 d內(nèi)的收縮率也僅為0.003 1%，說(shuō)明在粒徑和摻量合理的范圍內(nèi)，SAP能夠在極高程度上抑制水泥基材料的早期收縮，在水泥漿體的萌芽階段大幅降低原始損傷。

由圖4(a)發(fā)現(xiàn)，Sap-20摻量對(duì)砂漿收縮率影響顯著，在摻量1(0.05%，質(zhì)量百分?jǐn)?shù))下，SAP砂漿28 d內(nèi)的收縮率與基準(zhǔn)組基本相近，分析是因?yàn)樵摀搅肯碌淖责B(yǎng)護(hù)引水量不足以補(bǔ)足膠凝材料水化所缺水分，且SAP粒徑大而粒子數(shù)量少，無(wú)法很好地浸潤(rùn)未水化的膠凝材料；在摻量2(0.1 %，質(zhì)量百分?jǐn)?shù))下，其28 d內(nèi)的收縮率均值為0.006 45%，而基準(zhǔn)組收縮率均值為0.050 73%，計(jì)算出減縮率高達(dá)87.29%，收縮程度極小，減縮效果明顯增大；但當(dāng)SAP摻量過(guò)多時(shí)，即在摻量3(0.15 %，質(zhì)量百分?jǐn)?shù))下，砂漿從開始就出現(xiàn)了體積膨脹效應(yīng)，并持續(xù)至28 d齡期，再次證明了Sap-20儲(chǔ)水穩(wěn)定性較弱，在摻量較大時(shí)釋水過(guò)多，加速了鈣礬石的生長(zhǎng)速度，并導(dǎo)致凝膠體中水泥粒子吸附水膜后增厚，膠體粒子間的距離增大而出現(xiàn)膨脹。

由圖4(b)和圖4(c)可知，對(duì)于摻加Sap-40及Sap-100的砂漿，摻量對(duì)減縮效果的影響較小，其中Sap-100砂漿整體減縮程度最高，歸因于其分布均勻。

由圖5可見(jiàn)，對(duì)于W/C=0.31的SAP砂漿，由于水灰比較低，因此自養(yǎng)護(hù)水主要于膠凝材料的水化，砂漿基本未出現(xiàn)膨脹現(xiàn)象。其次，SAP對(duì)W/C=0.31的砂漿的減縮效果小于對(duì)W/C=0.37的砂漿，與基準(zhǔn)組相比，在最佳摻量下?lián)絊ap-20、Sap-40、Sap-100的砂漿5 d內(nèi)的平均減縮率分別為69.76 %，89.27%，81.46%。同時(shí)，其減縮作用在10 d齡期內(nèi)體現(xiàn)得較為顯著，而在10～28 d齡期內(nèi)基準(zhǔn)組砂漿與SAP砂漿的收縮率呈不斷接近的趨勢(shì)，推測(cè)SAP在10 d齡期左右釋水結(jié)束，10 d后水泥漿體仍會(huì)出現(xiàn)一定程度的自干燥收縮效應(yīng)，但此效應(yīng)不會(huì)大幅增加材料微裂紋的產(chǎn)生。

各粒徑在最佳摻量下，減縮效果由大到小排序分別為：Sap-40>Sap-20>Sap-100，分析得出，在低水灰比環(huán)境下，Sap-40引水量適中且不易結(jié)團(tuán)，而Sap-100可能會(huì)出現(xiàn)輕微結(jié)團(tuán)現(xiàn)象以影響自養(yǎng)護(hù)效果。

3.4 基于橢球型灰靶決策的SAP粒徑確定及摻量范圍優(yōu)選

3.4.1水灰比為0.37的自養(yǎng)護(hù)砂漿灰靶決策

基于圖2(a)、圖3(a)、圖4(a)中砂漿收縮性能及力學(xué)性能實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，將3 d收縮率St、14～28 d收縮率St區(qū)間、28 d抗折強(qiáng)度Rf以及28 d抗壓強(qiáng)度Rc這4項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果列于表3中，其中Rf與Rc屬于效益型指標(biāo)，St屬于成本型指標(biāo)。

表3 W/C為0.37的自養(yǎng)護(hù)砂漿設(shè)計(jì)指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果Table3 Testresultsofdesignindexofself-curingmortarwithW/Cof0.37砂漿類型決策指標(biāo)St(3d)/%St(14-28d)/%Rf(28d)/MPaRc(28d)/MPa基準(zhǔn)0.0505[0.0310,0.0551]9.4149.3820-10.0585[0.0363,0.0673]9.8943.2720-20.0031[|-0.0139|,0.0175]9.1244.2520-3|-0.0167|[|-0.0052|,|-0.0261|]8.2544.5840-10.0044[0.0220,0.0341]8.0147.1740-20.01[0.0169,0.0387]8.4544.9040-3|-0.0012|[0.0077,0.0274]8.6844.54100-1|-0.0007|[0.0076,0.0407]8.8648.38100-20.0001[0.0061,0.0299]8.0546.58100-30.0056[0.0134,0.0190]7.7844.52

根據(jù)混合型多指標(biāo)灰靶決策計(jì)算方法，將表3中數(shù)據(jù)代入式(2)～式(11)中，從而得到靶心r0=(0.985 630 135，0.000 214 72，0.360 596 257，0.340 977 434)，即最優(yōu)效果向量。以靶心距最小為目標(biāo)，計(jì)算4項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)的最優(yōu)權(quán)重向量W*，最終得到各SAP摻配方案的靶心距，見(jiàn)表4。

表4 W/C為0.37的自養(yǎng)護(hù)砂漿靶心距Table4 Off-targetdistanceofself-curingmortarwithW/Cof0.37基準(zhǔn)20-120-220-340-140-240-3100-1100-2100-30.62220.62230.60360.62100.61090.61820.57220.53490.04530.6145

由表4可知，靶心距由小至大排列順序?yàn)椋?00-2<100-1<40-3<20-2<40-1<100-3<40-2<20-3<基準(zhǔn)<20-1，基準(zhǔn)砂漿排在第9位，說(shuō)明SAP自養(yǎng)護(hù)效果優(yōu)良，其加入能夠較好地權(quán)衡水泥基材料收縮性能與力學(xué)性能之間的關(guān)系。其次，位于前2位的100-2與100-1的靶心距明顯小于位于第3位的40-3，而位于第4到第6位的20-2、40-1、100-3，三者之間的靶心距非常接近。綜上，認(rèn)為在最佳SAP摻量下，采用粒徑為Sap-100綜合性能最優(yōu)。根據(jù)表2可知，Sap-100摻量變化范圍在0.12%到0.22%之間，考慮到100-2性能最優(yōu)，其次是100-1、100-3，故按照性能的優(yōu)劣側(cè)重，得出SAP的最佳適用摻量范圍為0.145%～0.187%。

3.4.2水灰比為0.31的自養(yǎng)護(hù)砂漿灰靶決策

同樣基于圖3、圖5、圖7中砂漿收縮性能及力學(xué)性能實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可得出設(shè)計(jì)指標(biāo)值，經(jīng)計(jì)算得到靶心r0=(0.898 111 050，7.379 2E-05，0.453 234 243，0.332 031 066)，靶心距計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 W/C為0.31的自養(yǎng)護(hù)砂漿靶心距Table5 Off-targetdistanceofself-curingmortarwithW/Cof0.31基準(zhǔn)20-120-220-340-140-240-3100-1100-2100-30.54980.53370.53920.45130.34160.03570.50310.53100.54720.5132

砂漿靶心距由小至大的排列順序?yàn)椋?0-2<40-1<20-3<40-3<100-3<100-1<20-1<20-2<100-2<基準(zhǔn)?？梢?jiàn)加入SAP的砂漿綜合性能均高于基準(zhǔn)砂漿，說(shuō)明SAP對(duì)于較低水灰比水泥基材料來(lái)說(shuō)自養(yǎng)護(hù)效果更好。同樣，位于前2位的40-2與40-1的靶心距遠(yuǎn)小于位于第3位的20-3，而位于第3位和第4位的20-3和40-3靶心距接近。基于上述，認(rèn)為在最佳SAP摻量下，采用Sap-40綜合性能最優(yōu)。由表2可知，Sap-40摻量變化范圍在0.13%到0.23%之間，考慮性能的優(yōu)劣側(cè)重，得出SAP的最佳適用摻量范圍為0.155%～0.2%。

基于本文研究成果，廣東惠清高速公路TJ14標(biāo)探塘大橋水泥混凝土橋面整體化層采用了Sap-100摻量為0.15%的C40自養(yǎng)護(hù)水泥混凝土，圖6為實(shí)體工程整體效果圖和局部細(xì)節(jié)圖。從2018年5月澆筑至2020年4月瀝青混凝土面層攤鋪前，橋面整體化層表觀形貌良好，未出現(xiàn)可見(jiàn)收縮開裂。

(a)SAP自養(yǎng)護(hù)水泥混凝土橋面整體效果圖

4 結(jié)論

a.SAP能夠在一定程度上控制水泥水化進(jìn)程，SAP凝膠中所儲(chǔ)水分在砂漿中呈持續(xù)、緩慢釋放規(guī)律，使砂漿抗折強(qiáng)度的增長(zhǎng)速率低于基準(zhǔn)組，基本呈均勻階梯式的增長(zhǎng)趨勢(shì)。以上現(xiàn)象對(duì)于增強(qiáng)水泥基材料早期韌性，抑制早期收縮微裂紋具有重要作用。

b.SAP自養(yǎng)護(hù)砂漿抗壓強(qiáng)度隨粒徑及摻量的變化規(guī)律與抗折強(qiáng)度差異較大。對(duì)于W/C=0.37的砂漿，采用Sap-100時(shí)28 d抗壓強(qiáng)度最高，摻量最佳時(shí)為基準(zhǔn)砂漿的1.02倍，而對(duì)于W/C=0.31的砂漿，采用Sap-40時(shí)28 d抗壓強(qiáng)度最高，最高為基準(zhǔn)砂漿的1.06倍。

c.W/C=0.37時(shí)，摻加Sap-40及Sap-100砂漿在各組最佳摻量下的早期收縮率基本為0，減縮率約為99%；W/C=0.31時(shí)，最佳摻量下Sap-20、Sap-40、Sap-100砂漿早期平均減縮率分別為69.76 %、89.27%、81.46%；在粒徑和摻量合理的范圍內(nèi)，SAP能夠在極高程度上抑制水泥基材料的早期收縮。